工业园区污水处理厂提标改造方案

张建兵 韩懿 张明星 唐凯峰

【摘    要】：为适应当前工业园区内综合工业废水水质水量变化特点并满足北京市地方标准DB 11/890—2012《城镇污水处理厂水污染物排放标准》的要求，采用新建巴顿甫生物池（同时改造现状氧化沟）→二沉池（现状）→磁混凝沉淀池→臭氧催化氧化→纤维转盘过滤滤池→次氯酸钠消毒的工艺对北京采育污水处理厂进行提标改造。实际运行后，出水水质稳定达标。

【关键词】：工业园区污水处理厂；磁混凝沉淀；臭氧催化氧化；纤维转盘滤池；提标改造

【中图分类号】：X703【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）03-57-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.017

Upgrading and Renovation Plan for Wastewater Treatment Plant in

Industrial Park

ZHANG Jianbing1，2， HAN Yi3， ZHANG Mingxing2， TANG Kaifeng2

（1. School of Environmental Science and Engineering， Tianjin University， Tianjin 300350， China; 2. Tianjin Municipal Engineering

Design & Research Institute Co. Ltd.， Tianjin 300392， China; 3. School of Environment and Municipal Engineering， Tianjin Chengjian

University， Tianjin 300384， China）

【Abstract】：In order to adapt to the change characteristics of water quality and  quantity of comprehensive industrial wastewater in the park and meet the requirements of the Beijing standard DB11/890-2012： Discharge Standard of Water Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plants， this paper uses newly built Bardenpho biological tank（at the same time， the existing oxidation ditch was reconstructed）→secondary sedimentation tank（existed）→magnetic coagulation sedimentation→ozone catalytic oxidation→fiber turntable filter→sodium hypochlorite disinfection process to upgrade and renovation Beijing Caiyu Wastewater Treatment Plant. After operation in practice， the water quality of the effluent was stable and met the standard.

【Key words】：wastewater treatment plant in industrial park; magnetic coagulation sedimentation; ozone catalytic oxidation; fiber turntable filter; upgrading and renovation

根據北京市环保局与北京市质量技术监督局共同发布的DB 11/890—2012《城镇污水处理厂水污染物排放标准》，所有排入北京市IV、V类水体及其汇水范围的污水执行B标准。采育污水处理厂由于实际进水中工业废水占比、难降解有机物含量、出水COD指标均较高，需要增加三级处理工艺，进一步去除难降解COD、TN、TP。其中，TP和SS可通过投加化学药剂、辅助物料等手段将水中溶解性的TP转化成难溶盐并将水中难沉降的小颗粒SS和胶体，通过药剂絮凝的方法强化沉淀，进而达到去除目的；更进一步的处理手段是将沉淀出水过滤，提高去除率。通常情况下，混凝沉淀和过滤联合使用，但本项目出水TN、CODcr及色度指标要求较高。

郑州、山东等地某污水处理厂扩建改造项目中，深度处理阶段均采用磁混凝工艺，在不改变原有运行方式的条件下，通过改造搅拌设施、增加磁粉投加和回收装置、污泥回流装置、污泥收集装置等措施，将原高效沉淀池改造为磁混凝反应沉淀池工艺，出水水质提升明显[1]。荔浦市某污水处理厂提标改造工艺也采用了磁混凝沉淀池，与传统深度处理工艺相比，磁混凝沉淀池可大幅度减小占地面积并降低工程投资[2～3]。在厂区建设用地紧张条件下，增设磁混凝沉淀池作为深度处理技术路线，具有极好的应用前景[4～5]。

1 工程概况

采育污水处理厂原设计规模1.5×104 m3/d，设计出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定的一级B标准，主要服务采育镇区生活污水及采育镇经济开发区工业废水。原设计污水处理主体工艺为旋流沉砂池→改良氧化沟→二沉池→二氧化氯消毒，采用机械浓缩脱水处理剩余污泥。

现状工程运行较为正常，污泥性状良好，污染物去除率较高，表明采用活性污泥法处理是完全可行的。但出水水质与DB 11/890—2012的B标准差距较大，COD、BOD、SS、TN、NH3-N、TP均超标，出水中仍然含有大量的氮、磷等营养物质。

2 提标改造思路

2.1 二级生物处理改造方案

改良Bardenpho工艺TN去除效率高，运行成本较低，便于一体化、集约化建设，工艺全生命周期性价比高，耐受冲击负荷能力强，较为适合高标准处理、有较强耐受冲击负荷能力、进水波动幅度大的要求。现状采用卡鲁赛尔氧化沟工艺，具有独立的厌氧和缺氧区，好氧区具有同步脱氮除磷功能。针对现状氧化沟，通过降低负荷、停运中部表曝机、增设潜水推流器、增设外碳源投加设施等措施确保出水TN达标排放，将氧化沟处理能力由15 000 m3/d降至6 000 m3/d，新建9 000 m3/d的巴顿甫生物反应池池强化脱氮除磷，满足总处理能力，保障出水达标排放。

2.2 深度处理工艺方案

工程处理对象为工业园区综合工业废水，生活污水含量较少，部分工业废水含有溶解性难降解COD且含量较高，需采用能够高效去除难降解COD的工艺，而臭氧催化氧化工艺可保证出水COD浓度稳定在30 mg/L以下。

DB 11/890—2012对出水SS和TP两项指标要求很高，除磷量较大；由于需要采用臭氧催化氧化作为难降解有机物深度去除系统，采用混凝沉淀作为深度处理工序是必要的。目前常用的占地较少、适用于中小型污水处理工程的混凝沉淀技术主要有高密度澄清池、加砂沉淀、磁混凝沉淀等。本工程对TP及SS去除率要求高，采用磁混凝沉淀池工艺，一是可以减少后续滤池SS过滤负荷，将SS尽量降低；二是对TP的高效去除，可以达到极限去除（LOT）标准，减少前序生化段除磷对碳源的消耗而影响生物脱氮；三是可以提高表面负荷，减少占地。同时，生物处理系统经泥水分离后，进入纤维转盘滤池前，使用磁混凝沉淀池可以最大限度去除SS、TP，其出水水质可达到浊度<1.0 NTU、SS<5.0 mg/L、可视深度＞4.0 m，其优异的SS、TP去除性能，可大大缓解后续纤维转盘滤池过滤压力。在达到处理目标的前提下，从节约用地、集约化建设的角度，推荐采用纤维转盘过滤进一步去除二沉池出水中的SS和TP。

3 提标改造工艺设计

本次提标改造设计规模为1.5×104 m3/d。

3.1 设计进出水水质

进水水质主要依据现状工业园区控制性详细规划和总排口实测水质数据，通过水质分析论证，将近期连续18个月的进水水质作为设计进水水质的基础数据，结合GB/T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》及采育镇污水处理厂工程的原设计进水水质并综合考虑现况运行情况，最终确定本次提标改造的设计进水水质。见表1。

为使出水稳定达标，通过源头调控的方式保障进水污染物浓度达到DB 11/307—2013《水污染物综合排放标准》相应规定。此外，难降解有机物、有机磷、不可氨化有机氮、浓度尚需达到如下标准：难降解有机物≤15 mg/L，有机磷≤0.1 mg/L，不可氨化的有机氮≤5 mg/L。

污水中的主要污染物有BOD5、CODcr、SS、TN和TP等，污水处理工艺的选择与处理效率密切相关；因此，根据确定的设计进水水质、排放标准，确定污染物去除率。见表2。

依据GB 50014—2021《室外排水设计标准》中各种处理单元推荐的处理效率，采用常规的一级和二级处理难以使各污染物去除率达到本工程处理目标的要求，因此本次提标改造处理工艺流程中需要增加深度处理。

3.2 工艺设计

预处理系统利用现状粗格栅及进水泵房、细格栅及旋流沉砂池；生物处理系统改造主要包括现状氧化沟改造的同时降负荷运行，新建巴顿甫生物处理系统，两组处理系统并联运行；二沉池利用现状的圆形周进周出二沉池；深度处理系统增加磁混凝澄清池+高级催化氧化+纤维转盘过滤；消毒方式调整为次氯酸钠消毒；污泥处理系统增加污泥浓缩池；厂区增加除臭系统。见图1。

3.2.1 磁混凝沉淀池

二沉池出水经泵房提升至磁混凝沉淀池内，磁沉池主要用于去除二沉池出水中的SS和TP。设计水量为15 000 m3/d，共分2系列，混合絮凝区停留时间6.5 min，除磷量5.5 mg/L，磁粉损耗率5 mg/L，PAC投加量180 mg/L，PAM投加量2.0 mg/L。

3.2.2 臭氧催化氧化

将磁混凝沉淀出水送至臭氧催化氧化池，通过臭氧催化氧化工艺去除出水中的难降解COD，保障COD达标排放。臭氧投加量15 mg/L，反应时间55 min。

3.2.3 纤维转盘滤池

纤维转盘滤池进一步去除污水中的悬浮物和TP，设计滤速6.5 m/h。

4 结论

1）污水处理厂出水标准由GB 18918—2002一级B标准提标至地表水环境质量准Ⅳ类标准时，污水三级处理段可以选用磁混凝沉淀池+臭氧催化氧化+纤维转盘滤池工艺实现尾水排放要求。

2）工业园区内排放的综合废水成分复杂，工艺设计方案的选择需要进行较长时段的全流程中试试验研究，进一步确定设计参数。

3）臭氧催化氧化与次氯酸钠灵活启用。提标改造工程建成以后，当出水COD高于30 mg/L时，启用臭氧催化氧化系统，在去除难降解COD的同时起到消毒作用，后续处理不再需要运行次氯酸钠消毒系统；当出水COD低于30 mg/L时，臭氧催化氧化可以不启用，启用次氯酸钠消毒系统。

參考文献：

[1]李政， 张勇峰，苗欣欣.磁混凝工艺在郑州市某污水处理厂扩建改造中的应用[J].给水排水，2022，58（S1）：185-189.

[2]黄俊杰.磁混凝沉淀池在CAST工艺提标改造中的应用[J].水处理技术，2022，48（11）：139-143.

[3]陈智超，陈坤，杨承峰，等.磁混凝工艺在山东某污水处理厂提标改造中的应用[J/OL].工业水处理：[2022-08-24].

[4]刘强.前置缺氧池+CAST+磁混凝工艺用于紧凑型污水厂提标改造[J].中国给水排水，2021，37（24）：69-73.

[5]侯亚红，顾雪锋，李海龙，等.改良AAO+磁混凝工艺在污水厂提标改造项目中的应用——以山东某污水处理厂为例[J].净水技术，2022，41（4）：126-133.